數(shù)控加工平滑運(yùn)動軌跡規(guī)劃與仿真系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、以高精度和高速為加工要求的復(fù)雜形狀曲面的數(shù)控加工技術(shù)，已經(jīng)成為衡量21世紀(jì)數(shù)控系統(tǒng)加工能力的重要標(biāo)志。復(fù)雜曲面的工件也被廣泛應(yīng)用于模具制造、汽車、航空航天、造船等工業(yè)制造領(lǐng)域中。長期以來，復(fù)雜曲面數(shù)控加工刀具路徑開發(fā)、軌跡優(yōu)化、干涉碰撞處理、切削加工的動態(tài)仿真等，始終是阻礙現(xiàn)代高速數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
　　本文在分析近年來各種數(shù)控刀具加工軌跡的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探索更加適應(yīng)高速加工的平滑刀具運(yùn)動軌跡，提出并定義了一種稱為可調(diào)形三

2、次三角插值樣條曲線的新型樣條曲線，實(shí)現(xiàn)了對直線、常見二次曲線和自由曲線的統(tǒng)一精確描述，并利用該插值樣條曲線對刀具運(yùn)動路徑進(jìn)行統(tǒng)一描述和平滑處理;以該三次樣條曲線為研究對象，基于脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，提出了一種“基于切線方向的脈沖增量插補(bǔ)及段間連續(xù)插補(bǔ)”的插補(bǔ)算法，有效實(shí)現(xiàn)了樣條曲線的快速直接插補(bǔ)和連續(xù)插補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動軌跡在微觀上的平滑性，提升曲面加工的微觀平滑度。
　　針對復(fù)雜曲面加工刀具平滑運(yùn)動路徑規(guī)劃，論文面向高速

3、高精加工提出了一種“三維空間螺旋式”的刀具運(yùn)動路徑。通過“斜截面求交法”、“阿基米德螺線投影求交法”、“等間距螺線求交法”、“等弦長螺線求交法”等軌跡規(guī)劃算法得到密集的離散刀位數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用論文提出的插值樣條曲線對刀位數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，從而得到光滑連續(xù)的三維螺旋式的刀具運(yùn)動軌跡，該軌跡算法能有效地減少刀具運(yùn)動過程中的加減速、停頓和換向，從而實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動的平滑、連續(xù)，進(jìn)而降低機(jī)床系統(tǒng)的沖擊和振動，提升曲面加工的宏觀平滑度。
　　

4、本文基于上述軌跡規(guī)劃算法，采用Visual Basic結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫，開發(fā)相應(yīng)的三維螺旋刀具路徑的自動編程軟件，實(shí)現(xiàn)從模型數(shù)據(jù)處理到數(shù)控程序的編制的一體化處理;并基于AutoCAD三維狀態(tài)進(jìn)行切削運(yùn)動的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)對毛坯切削過程的三維仿真;利用SolidWorks和VERICUT軟件實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)控銑床的創(chuàng)建，同時(shí)導(dǎo)入生成的數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工過程的仿真，驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性，發(fā)現(xiàn)加工過程的干涉情況，最后將仿真結(jié)果和由Maste